隨著人們對顯示器色彩追求和顯示實用性的追求,顯示器件市場發(fā)生了翻天覆地的變化,顯示技術代替印刷技術成為知識、信息傳播的主要途徑,已有100多年的歷史。
尤其是近年來,隨著通信技術的迅速發(fā)展以及人們對顯示設備的色彩追求和顯示實用性的追求,迫使著顯示設備向多功能和數(shù)字化方向發(fā)展。具體來說,現(xiàn)代顯示器件正向高密度、高分辨率、節(jié)能化、高亮度、彩色化、大屏幕的方向發(fā)展。
叱咤風云的CRT顯示時代
還記得小時候家里那個有著大屁股的電視嗎,那就是CRT顯示。
CRT: Cathode-Ray-Tube,陰極射線管,一種電真空器件,通過驅動電路控制電子發(fā)射和偏轉掃描,受控的電子束激發(fā)涂在屏幕上的熒光材料而發(fā)出可見光。
組成結構:電子槍、偏轉系統(tǒng)、熒光屏、蔭罩、外殼
顯示流程:電子槍發(fā)射加速后的電子束后經(jīng)過偏轉系統(tǒng),改變電子束的出射方向,依次轟擊熒光屏上的RGB熒光粉,產(chǎn)生相應顏色的光,實現(xiàn)顯示。
CRT問世
1897,諾貝爾獎獲得者、著名物理學家和發(fā)明家KarlFerdinand Braun(卡爾·布勞恩)創(chuàng)造了第一個CRT (Cathode Ray Tube,陰極射線管)。其工作原理是:電子槍發(fā)射高速電子,經(jīng)過垂直和水平的偏轉線圈控制高速電子的偏轉角度,最后高速電子擊打屏幕上的磷光物質(zhì)使其發(fā)光,通過電壓來調(diào)節(jié)電子束的功率,就會在屏幕上形成明暗不同的光點形成各種圖案和文字。但是,此時的CRT大部分還是用來驗證粒子、電子等現(xiàn)象的設備,似乎同顯示毫無關系。
布勞恩當年的論文
直到1925年,約翰·洛吉·貝爾德(John Logie Baird)在倫敦的一次實驗中使用CRT器材“掃描”出木偶的圖像成為一個轉折點,其被稱為電視誕生的標志,而同一時間斯福羅金(Vladimir Zworykin)也創(chuàng)造了自己的電視系統(tǒng),但是這兩個人實現(xiàn)圖像傳輸?shù)哪J接行┎煌际怯蒀RT設備實現(xiàn)的。其中對未來影響最大的就是斯福羅金的“電視”系統(tǒng)了,這種全電子模式也是未來電視發(fā)展的一個起點。
RCA的彩色顯像管
隨后的幾年,電視設備開始進入大發(fā)展階段,并且電視也開始逐漸普及,這其中最有標志性意義的事件就是1936年的柏林夏季奧運會,這是人類歷史上第一次實現(xiàn)電視轉播,當時大約有16萬柏林人通過電視直播觀看比賽,而非原來一樣必須進入體育場才能觀看比賽。
此后,業(yè)界開始大力研制彩色顯像管。1954年,第一臺民用支持NTSC標準的彩色電視機RCA CT-100誕生,這也是彩色電視機普及的開端。隨后全世界各國都在開發(fā)和生產(chǎn)電視,電視產(chǎn)業(yè)成為一個新興的產(chǎn)業(yè)蓬勃興旺的發(fā)展著。
代表廠商:飛利浦、東芝、三菱、索尼、松下,國內(nèi)的有TCL、長虹、康佳,
雙雄廝殺的平板顯示時代:等離子顯示和液晶顯示
等離子屏幕是由多個等離子管排列而成,每一個等離子管對應一個像素,等離子管類似于日光燈,你可以把它看成是體積非常小的紫外日光燈。當在等離子管內(nèi)部施加高壓后會釋放電能激發(fā)管中惰性氣體發(fā)出紫外光,紫外光再去激發(fā)涂布在玻璃上的紅、綠、藍色磷光質(zhì)進而產(chǎn)生紅綠藍三原色,三色光混合后可顯現(xiàn)出不同顏色的圖像。
代表廠商:飛利浦、松下、日立、先鋒、
按功能分可將液晶顯示器分為三個結構,分別是背光源、液晶盒、彩色濾光片。
背光模組:作為顯示器光源輸入;
液晶盒:由上下偏光板,玻璃基板,液晶組成,作用是形成偏振光,并分割為若干個子像素,每個子像素可通過控制施加在液晶上的電壓控制光線的通過與否;
彩色濾光片:產(chǎn)生三基色,紅、綠、藍三色按一定方式排列,并與TFT基板上的子像素一一對應;
整體工作流程為:背光源產(chǎn)生白光后通過液晶盒調(diào)節(jié)每個子像素中光的透過率,最后彩色濾光片對每個子像素的出射光進行光的過濾及選擇,最終實現(xiàn)彩色顯示。
早在19世紀末,奧地利植物學家就發(fā)現(xiàn)了液晶,即液態(tài)的晶體,也就是說一種物質(zhì)同時具備了液體的流動性和類似晶體的某種排列特性。在電場的作用下,液晶分子的排列會產(chǎn)生變化,從而影響到它的光學性質(zhì),這種現(xiàn)象叫做電光效應。利用液晶的電光效應,英國科學家在上世紀制造了第一塊液晶顯示器即LCD。LCD顯示技術
1964,首個LCD(液晶顯示器)和首個PDP(等離子顯示器)雙雙問世。LCD技術使得平板電視成為可能。在這之后,美國發(fā)明家James Fergason對于LCD的研究促成了1972年首臺液晶電視的誕生。然而等離子電視在那時并未成為可能,直到數(shù)年后數(shù)字技術的出現(xiàn)。
PDP等離子技術
與LCD不同的是,PDP是一種利用氣體放電的顯示裝置,這種屏幕采用了等離子管作為發(fā)光元件。它的主要特點是圖像真正清晰逼真,在室外及普通居室光線下均可視,可提供在任何環(huán)境下的大屏視角,并且屏幕非常輕薄,厚度僅有幾厘米,便于安裝,相比傳統(tǒng)的CRT和LCD液晶顯示屏具有更高的技術優(yōu)勢。
雖然等離子顯示技術依然牢牢占據(jù)畫面表現(xiàn)的巔峰,但近年來液晶面板已經(jīng)成為絕對主流的消費選擇。2013年末,一直堅守等離子技術的松下正式宣布停止生產(chǎn)等離子顯示面板,也宣告了等離子電視市場的終結。
代表廠商:BOE、三星、LG、夏普、華星光電
21世紀初,等離子體與液晶顯示技術兩個陣營分庭抗禮一段時間之后,液晶顯示步步為營,技術、營銷兩手抓,最終戰(zhàn)勝等離子顯示,成就顯示霸主之位。
勢不可擋,未來可期OLED顯示
從iphone X采用OLED顯示屏開始,OLED就以迅雷不及掩耳之勢迅速席卷全球終端市場,全面屏、折疊屏、柔性屏…層出不窮的新形態(tài),且看它還會帶來何種驚喜!
顯示原理:
基板(透明塑料、玻璃、金屬箔):基層用來支撐整個OLED。
陽極:陽極在電流流過設備時產(chǎn)生“空穴“。
空穴傳輸層:該層由有機材料分子構成,這些分子傳輸由陽極而來的“空穴”。
發(fā)光層:該層由有機材料分子(不同于導電層)構成,發(fā)光過程在這一層進行。
電子傳輸層:該層由有機材料分子構成,這些分子傳輸由陰極而來的“電子”。
陰極:當設備內(nèi)有電流流通時,陰極會將電子注入電路。
OLED是雙注入型發(fā)光器件,在外界電壓的驅動下,由電極注入的電子和空穴在發(fā)光層中復合形成處于束縛能級的電子空穴對即激子,激子輻射時激發(fā)發(fā)出光子,產(chǎn)生可見光。
代表廠商:三星、LG、BOE、華星光電
無限可能Micro LED顯示
Micro LED---天之驕子,放蕩不羈愛自由,任意尺寸、任意形態(tài)、任意比例讓你隨時隨地享受至臻、至美的視聽盛宴。
Micro LED技術,即LED微縮化和矩陣化技術,簡單來說,就是將LED背光源進行薄膜化、微小化、陣列化后,批量轉移到電路基板上,然后加上保護層和電極,封裝好以后制作成顯示屏,其中每個LED單元可作為發(fā)光顯示像素,可定址、單獨驅動、將像素的距離由原本的毫米降至微米級。
在各項表現(xiàn)都優(yōu)于OLED和LCD的情況下,限制Micro LED產(chǎn)業(yè)化的一個重要原因是巨量轉移,各大面板廠都在致力于如何將幾百萬個LED高度集成在一起,讓我們拭目以待吧!
技術的革新:OLED和QLED
1987,EastmanKodak(伊士曼•柯達公司)的研究員發(fā)明了OLED(OrganicLight-EmittingDiode,有機發(fā)光二極管)技術,為柔軟顯示設備的出現(xiàn)鋪墊了道路。因其具備面板結構簡單、厚度薄、對比度高、響應速度快、溫度適應范圍廣等液晶電視不可比擬的優(yōu)勢,被業(yè)內(nèi)稱為未來最具競爭力的顯示器,被公認為新一代的顯示技術。
但是由于量產(chǎn)技術不夠成熟、大尺寸開發(fā)技術有限等暫時性缺點,部分廠商暫停對其研發(fā),轉向以液晶為主體的4K電視市場。
特別值得一提的是QLED (Quantum Dotlight Emitting Diode量子點發(fā)光二極管),它是介于液晶和OLED之間的一項背光控制顯示技術,主要是通過藍色LED光源照射量子點來激發(fā)紅光及綠光,從而呈現(xiàn)精湛的畫面,擁有節(jié)能省電、顯示更穩(wěn)定等特點。尤其是在OLED尚未普及的現(xiàn)階段,QLED成為電視廠商謀取更高利潤的新寵。
但是,這里需要注意一點:QLED只是液晶顯示技術進化到OLED顯示技術的“過渡品”,也極有可能是液晶顯示技術發(fā)展的終點,OLED才是真正的下一代顯示技術標準。
裸眼3D
但對于大部分普通用戶來,真正接觸到3D顯示技術還是得益于電影《阿凡達》的上映。這部歷時14年,耗資5億美元打造的電影,用最新的3D技術為觀眾打造了一個夢幻般的虛擬仙境。從這部電影開始,越來越多的普通人開始關注喜歡3D電影,開始關注3D技術。
目前大部分3D放映技術主要包括主動立體和被動立體兩種,不過這兩種都需要靠佩戴眼鏡來達到3D效果,但是長時間佩戴眼鏡會產(chǎn)生不舒服的感覺,所以裸眼3D將會是未來最佳觀影體驗的熱點技術。
裸眼3D可以專業(yè)地劃分為光屏障式柱狀透鏡技術和指向光源,裸眼3D優(yōu)勢很多,其中最大的優(yōu)勢就是不再受眼鏡的束縛,只是當前技術尚有欠缺,其最大的缺點就是使用者不能距離屏幕過遠,甚至角度也有嚴格要求,否則3D效果就會大打折扣。不過,通過多年的研究和努力,裸眼3D技術的弊端大部分被徹底解決了,真正的普及化指日可待。
虛擬現(xiàn)實(VR)和增強現(xiàn)實(AR)
伴隨著3D技術的快速發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(VR,VirtualReality)和增強現(xiàn)實(AR,AugmentedReality)也逐漸走進人們的生活。尤其在近兩年的CES大展上,我們看到許多廠商都已經(jīng)推出了相應的設備。
虛擬現(xiàn)實(VR,Virtual Reality)通過多種傳感設備,用戶可根據(jù)自身的感覺,使用人的自然技能對虛擬世界中的物體進行考察和操作,參與其中的事件,同時提供視、聽、觸等直觀而又自然的實時感知,并使參與者“沉浸”于模擬環(huán)境中。
雖然,目前大部分虛擬現(xiàn)實設備是增加游戲的現(xiàn)實感而設計,但我們需要注意是,它在電影業(yè)的影響力將遠遠大于游戲行業(yè),而最終虛擬現(xiàn)實會顛覆整個影視行業(yè)。
增強現(xiàn)實(AR)是在虛擬現(xiàn)實的基礎上發(fā)展起來的新技術,也被稱之為混合現(xiàn)實。它是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術,是把原本在現(xiàn)實世界的一定時間空間范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息(視覺信息,聲音,味道,觸覺等),通過電腦等科學技術,模擬仿真后再疊加,將虛擬的信息應用到真實世界,被人類感官所感知,從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗。
目前,增強現(xiàn)實(AR)最具代表性的產(chǎn)品便是Google Glass以及微軟最近推出的全息眼鏡HoloLens。不過,Google Glass的本質(zhì)只具備虛擬現(xiàn)實交互功能,而Hololens是很成功地將虛擬和現(xiàn)實結合起來,并實現(xiàn)了更佳的互動性。從技術趨勢上看,Hololens打開的這扇門,絕不僅僅是增強現(xiàn)實那么簡單,這其中隱藏的人機交互方式革命,很有可能帶動一個龐大的相關產(chǎn)業(yè)和技術創(chuàng)新浪潮。
更大尺寸的屏幕:IMAX
IMAX全稱為Image Maximum,指的是最大化的電影采集和錄播系統(tǒng)。其發(fā)展目標,就是要確保實現(xiàn)身臨其境的完美電影體驗,概括起來說,就是為觀眾提供最寬廣的視野、最清晰的圖像和最震撼的音響效果。
在普通的電影放映廳內(nèi),觀眾座位距離銀幕相對比較遠,電影畫面只占據(jù)觀眾視野的一小部分。這種電影體驗有點像通過一個窗口看發(fā)生的故事。而走進一座IMAX影院,觀眾的第一感覺就是與眾不同的巨大銀幕。觀眾座位采用大坡度的座位設計,使得每個觀眾都盡可能靠近銀幕,享有寬廣的毫無障礙的視野。
除此之外,IMAX公司還推出了適用于家庭娛樂的全新標準,這也為眾多影音愛好者享受大屏幕視覺體驗提供更多的選擇。
憶過去,看現(xiàn)在,最后當然要暢想未來,那么你覺得未來的顯示是什么樣的呢?是隨時隨地可以投影在眼前的全息顯示,還是任意形態(tài)隨心而變的柔性顯示,亦或是萬物透明可自由賦色的透明顯示呢。